mxenes

LA CORSA AL 2D - IN CHE SENSO IL FUTURO SARÀ BIDIMENSIONALE? DOPO LA SCOPERTA NEL 2004 DEL GRAFENE È IL TURNO DEGLI MXENES, E LE POTENZIALITÀ SONO FANTASCIENTIFICHE: BATTERIE A RICARICA ULTRAVELOCE, DISPOSITIVI ELETTRONICI PIEGHEVOLI, SENSORI ULTRASENSIBILI PER LA DIAGNOSTICA MEDICA, MATERIALI CHE PURIFICANO DELLE ACQUE... - CHI SARÀ IN GRADO DI SVILUPPARE QUESTE TECNOLOGIE RAGGIUNGERÀ UN VANTAGGIO COMPETITIVO FONDAMENTALE - E INDOVINATE CHI STA GIÀ INVESTENDO PER VINCERE LA GARA? I CINESI...

Plinio Innocenzi per www.businessinsider.com

 

il grafene

La scoperta del grafene nel 2004 da parte di due fisici dell’università di Manchester ha rappresentato una svolta fondamentale nello sviluppo delle nanoscienze poiché ha aperto un vaso di Pandora da cui è fuoriuscito un piccolo universo completamente nuovo fatto di due sole dimensioni, i cosiddetti materiali bidimensionali.

 

Il grafene in realtà era sempre stato sotto i nostri occhi perché è semplicemente uno dei tanti foglietti di spessore monoatomico che formano la grafite, un materiale molto comune che utilizziamo ad esempio per scrivere con le matite. È bastato escogitare il trucco di utilizzare del banale nastro adesivo per riuscire a isolare un singolo foglio di grafene e… vincere un premio Nobel. Una volta isolato il grafene si sono presto comprese le sue straordinarie proprietà.

 

ricostruzione al computer di un foglio di grafene

Il grafene è formato solamente da atomi di carbonio legati tra di loro tramite un legame covalente, quindi molto forte, in una struttura a esagoni. I singoli fogli che sovrapposti formano la grafite sono invece tenuti insieme da legami secondari, quindi più deboli dei legami chimici. Per questo è relativamente semplice esfoliare la grafite per ottenerne grafene. La particolare conformazione di questo materiale bidimensionale fa sì che si formi una sorta di autostrada per gli elettroni che sono liberi di muoversi senza ostacoli facendo del grafene un semiconduttore molto speciale.

 

grafene

Non solo, il grafene, come i suoi parenti stretti i nanotubi di carbonio, ha anche proprietà meccaniche straordinarie che lo rende resistentissimo, centinaia di volte più dell’acciaio pur potendosi deformare facilmente.

 

Proprietà tanto uniche da generare una vera e propria corsa alla tecnologia del grafene con annunci di scoperte e applicazioni rivoluzionarie a getto continuo.

 

mxenes 2d

Le aspettative sono così elevate che alcuni stati e aziende hanno pensato di assicurarsi ampie riserve della materia prima da cui si ricava il grafene, ossia la grafite.

 

A sedici anni dalla sua scoperta tuttavia non ci sono ancora le applicazioni rivoluzionarie che si attendevano a breve anche se le aspettative rimangono indubbiamente ancora altissime.

 

Il grafene ha avuto però un altro importate merito, ha fatto comprendere, come aveva detto il fisico statunitense Richard Feynman, che c’è ancora un sacco di spazio lì sotto, alludendo al nano mondo. Se utilizzando del nastro adesivo si era riusciti ad isolare il grafene, probabilmente, si è presto intuito, esistevano tanti materiali bidimensionali ancora da scoprire. Questi materiali possono essere immaginati, esattamente come il grafene, come fogli sottilissimi dello spessore di un atomo.

 

scoperta di mxenes

La caccia ha portato in breve a risultati interessantissimi. I primi ad essere stati scoperti sono i materiali 2D con una struttura a strati simile a quella della grafite, in particolare quelli formati da dicalcogenuri di metalli di transizione. I singoli fogli di questi materiali sono formati ad esempio da uno strato di molibdeno o tungsteno tra due strati di zolfo, o selenio o tellurio. Uno di questi è il disolfuro di molibdeno (MoS2) o di tungsteno (WS2). Questi materiali bidimensionali sono quindi formati da tre strati atomici e sono dei ‘semiconduttori a band gap diretto’, cioè in grado di emettere luce quando eccitati anche dalla luce visibile.

 

foglio di grafene

Se i diversi materiali 2D vengono sovrapposti in modo opportuno formano dei sistemi stratificati, definiti come eterostrutture di Van der Waals, che possono essere utilizzate per la fabbricazione di dispositivi di nuova generazione per l’optoelettronica e la fotonica.

 

Un altro straordinario materiale bidimensionale è il nitruro di boro, il cosiddetto grafene bianco, poiché ha la stessa struttura monoatomica a legami covalenti esagonali tra boro e azoto. Contrariamente al grafene che è un ottimo conduttore, il nitruro di boro è un semiconduttore con un elevatissimo bandgap, ossia è necessaria un’eccitazione con luce di alta energia, nell’ultravioletto, per farlo condurre, tuttavia è un ottimo conduttore di calore e con un’elevatissima resistenza meccanica.

 

immagini di mxenes

La famiglia dei materiali bidimensionali si stima sia composta da qualche migliaia di elementi, dei quali solo alcune decine sono stati al momento studiati. Una vera miniera d’oro ancora da scoprire.

 

Le sorprese nel nano mondo a due dimensioni non sono finite qui però. Infatti ancora più recentemente, nel 2011, sono stati sintetizzati materiali bidimensionali ancora più esotici, i MXenes (messeni). Questa famiglia di materiali 2D è forse la più grande e potrebbe comprendere decine di migliaia di elementi. Il nome, piuttosto strano, deriva da composti ceramici formati da un metallo di transizione, M (come molibdeno o titanio), un elemento come l’alluminio o silicio, A, e un atomo di carbonio o azoto, X, che formano le cosiddette fasi MAX. Da queste fasi, eliminando uno dei componenti, come l’alluminio, si ottengono dei carburi bidimensionali, come ad esempio il Ti3C2. Il risultato del processo di esfoliazione delle fasi MAX sono appunto i MXenes, in qualche modo parenti del grafene, i nipoti del progenitore bidimensionale.

 

MXenes

Uno degli aspetti più affascinanti dei MXenes è che prima della loro scoperta non era neanche previsto che esistessero mentre ora si ritiene che ci possano essere teoricamente milioni di possibili combinazioni di metalli di transizione con carbonio e azoto in grado di formare MXenes. Si tratterà di capire quali di queste combinazioni sono stabili; una stima teorica ha valutato che potrebbero esserci fino a un milione di possibili MXenes stabili, una prospettiva mozzafiato per il mondo della ricerca.

 

Quali applicazioni possono avere i MXenes? Si possono prospettare nuove generazioni di materiali avanzati, per esempio i MXenes possono subire notevoli deformazioni meccaniche pur continuando a condurre elettricità. Batterie a ricarica ultraveloce, dispositivi elettronici pieghevoli, sensori ultrasensibili per la diagnostica medica, materiali per la purificazione delle acque. Un’applicazione molto affascinante che si prospetta è la fabbricazione di nanogeneratori triboelettrici, che trasformano i movimenti muscolari in energia elettrica. Questo permetterebbe di raccogliere l’energia generata dall’attrito, ad esempio, dalle contrazioni muscolari, durante la digitazione o una camminata e convertirla in energia elettrica. Questa tecnologia se incorporata nei cellulari li renderebbe in grado di autoalimentarsi.

 

Le prospettive aperte dai materiali bidimensionali sono dunque veramente straordinarie ed è facile immaginare che nei prossimi anni il Paese che sarà in grado di sviluppare dal punto di vista industriale queste tecnologie raggiungerà un vantaggio competitivo fondamentale. La corsa è solo cominciata e Paesi come la Cina stanno investendo grandi risorse finanziarie e umane per attrezzarsi a vincere la gara.

Ultimi Dagoreport

roberto occhiuto corrente sandokan antonio tajani pier silvio e marina berlusconi 2025occhiuto roscioli

CAFONAL! FORZA ITALIA ''IN LIBERTÀ'' - DALLA CALABRIA, PASSANDO PER ARCORE, ARRIVA LO SFRATTO DEFINITIVO A TAJANI DA ROBERTO OCCHIUTO: “SONO PRONTO A GUIDARE IL PARTITO FONDATO DA SILVIO BERLUSCONI’’ - PARLA IL GOVERNATORE DELLA CALABRIA E, A PARTE L'ACCENTO CALABRO-LESO, SEMBRA DI SENTIRE MARINA & PIER SILVIO: “BASTA GALLEGGIARE INTORNO ALL'8%. MELONI NON È SUFFICIENTE AL CENTRODESTRA. BISOGNA RAFFORZARE L'ALA LIBERALE DELLA COALIZIONE" - A FAR TRABOCCARE LA PAZIENZA DELLA FAMIGLIA BERLUSCONI È STATA LA PROSPETTIVA DI UN CONGRESSO NAZIONALE CHE AVREBBE DATO A TAJANI, GASPARRI E BARELLI IL POTERE DI COMPORRE LE LISTE PER LE POLITICHE NEL 2027. A SPAZZARE VIA LE VELLEITÀ DEI TAJANEI, È ARRIVATA DA MILANO LA MINACCIA DI TOGLIERE DAL SIMBOLO DEL PARTITO IL NOME "BERLUSCONI", CHE VALE OLTRE LA METÀ DELL'8% DI FORZA ITALIA - DA LOTITO A RONZULLI, DALL’EX MELONIANO MANLIO MESSINA A NICOLA PORRO: NELLA NUTRITA TRUPPA CHE SI È PRESENTATA AL CONVEGNO DI OCCHIUTO, SPICCAVA FABIO ROSCIOLI, TESORIERE DI FORZA ITALIA ED EMISSARIO (E LEGALE PERSONALE) DI MARINA E PIER SILVIO...

amadeus programmi sul nove like a star chissa chi e la corrida tha cage sukuzi music party

DAGOREPORT: AMADEUS TORNA IN RAI - IL RITORNO A VIALE MAZZINI POTREBBE MATERIALIZZARSI GRAZIE ALLO ZAMPONE DI FIORELLO, CHE NON VEDE L'ORA DI RITROVARE LA SUA "SPALLA" - CON "AMA" AL SUO FIANCO, L'EX ANIMATORE DEI VILLAGGI TURISTICI POTREBBE RINGALLUZZIRSI AL PUNTO DA AFFIANCARLO AL FESTIVALONE DI SANREMO 2027 - L'USCITA DI AMADEUS NON SAREBBE OSTACOLATA DA "NOVE" DI DISCOVERY, ANZI: I DIRIGENTI DELL’EMITTENTE AMERICANA NON VEDONO L’ORA DI RECEDERE DALL’ONEROSISSIMO CONTRATTO QUADRIENNALE CON L’EX DISC JOCKEY - SECONDO GLI “ADDETTI AI LIVORI”, LA CATENA DI FLOP INANELLATA DA "AMA" SUL "NOVE" HA PESATO SUL BILANCIO DI DISCOVERY: PER PUBBLICITÀ INCASSATA E RIMBORSATA PER MANCATO RAGGIUNGIMENTO DELLO SHARE STABILITO NEI CONTRATTI, SI PARLA DI UNA SOMMETTA INTORNO AI 15 MILIONI - A DIFFERENZA DI CROZZA E FAZIO, PERSONAGGI-FORMAT, AMADEUS SENZA UN PROGRAMMA FORTE E LA GIUSTA CORNICE DI UNA EMITTENTE GENERALISTA PRIMARIA COME RAI1, È DESTINATO A SCOMPARIRE NEL MUCCHIO…

giorgia e arianna meloni come le gemelle di shining - fotomontaggio del fatto quotidiano

DAGOREPORT – VI RICORDATE QUANDO GIORGIA MELONI DEFINIVA LA SORELLA ARIANNA UNA “PRIVATA CITTADINA SENZA INCARICHI”? DIMENTICATELO: È IN CORSO UN TENTATIVO DI TRASFORMARE LA PRIMOGENITA DI ANNA PARATORE IN UNA POLITICA NAVIGATA. ECCO COME NASCE L’IMBARAZZANTE NTERVISTA RILASCIATA OGGI DALL'EX MOGLIE DI FRANCESCO LOLLOBRIGIDA AL “CORRIERE DELLA SERA”, IN CUI ARIANNA RICORDA QUANDO “GUIDAVA IL CAMION NEI VICOLI DI ROMA” PER IL PARTITO, E RIVENDICA: “DA 30 ANNI SIAMO IN POLITICA” – LA FIAMMA MAGICA VUOLE TOGLIERLE L’ETICHETTA DI “SORELLA D’ITALIA”. IL GUAIO È CHE ‘GNA FA: L’UNICO PREGIO CHE ANCHE I COLLEGHI DI PARTITO LE RICONOSCONO È… LA SOMIGLIANZA ALLA SORELLA

del vecchio la stampa angelucci elkann

DAGOREPORT - NON SI STA MAI TRANQUILLI: AL RISIKO FINANZIARIO (MPS-MEDIOBANCA) FINITO TRA LE CARTE DELLA PROCURA DI MILANO, ORA SI AGGIUNGE IL RISIKO EDITORIALE: LA VENDITA DI ‘’’REPUBBLICA’’ E ‘’STAMPA’’ AL GRECO KYRIAKOU DIVENTA, GIORNO DOPO GIORNO, UN BORDELLO DI VOCI E RUMORS - C’È CHI ASSICURA CHE LO SBARCO DEL GRECO NON VADA ASSOLUTAMENTE A GENIO AL BOSS DELL’IMPERO MEDIASET, PIER SILVIO BERLUSCONI – CHI SPIFFERA DI UN PRESUNTO INTERESSAMENTO DELLA FAMIGLIA ANGELUCCI, EDITORE DE “IL GIORNALE” E DI “LIBERO”, ALL’ACQUISIZIONE DEL QUOTIDIANO “LA STAMPA”, CHE ELKANN HA MESSO IN VENDITA PER LA SOMMETTA DI 65 MILIONI DI EURO, CHE NON RIENTREREBBE NEL PERIMETRO DEL GRECO CON L’ANTENNA. MA PER IL BOSS DELLA SANITÀ CARO AL GOVERNO L’UNICO MODO DI COMPRARI ''LA STAMPA'' È ALL’EDICOLA: ELKANN NON GLIELO VENDERÀ MAI - A PROPOSITO DI EDITORIA COME ULTIMA UMANA VOLUTTÀ, SI VOCIFERA CHE LEONARDINO DEL VECCHIO VOGLIA COMPRARSI NIENTEMENO CHE “IL FATTO QUOTIDIANO” (DAVVERO URGE LA RIAPERTURA DEI MANICOMI…)

giancarlo giorgetti luigi lovaglio milleri francesco gaetano caltagirone

SUL CASO MPS-MEDIOBANCA, L'ARTICOLO-BOMBA DEL GIORNO È SUL "CORRIERE", DA CUI SI EVINCE CHE LE DICHIARAZIONI RILASCIATE ALLA CONSOB DA CALTAGIRONE E DAL MINISTRO GIORGETTI SONO IN APERTO CONTRASTO - E’ LO STESSO IMPRENDITORE ROMANO AD AMMETTERE CHE IL MINISTRO LEGHISTA SONDÒ ALCUNI POTENZIALI INVESTITORI NELLE SETTIMANE PRECEDENTI ALLA OSCURA “GARA” CHE FECE INTASCARE IL 15% DI MPS, IN MANO AL TESORO, AL QUARTETTO DELFIN-CALTAGIRONE-ANIMA-BPM - UNA VERSIONE IN APERTO CONFLITTO CON QUELLA DI GIORGETTI, CHE IL 29 LUGLIO 2025 ALLA CONSOB DISSE: “NON C’È STATA ALCUNA INTERLOCUZIONE, CONTATTO O SCAMBIO” - A QUESTO PUNTO, CHI RISCHIA DI FINIRE NEI GUAI CON LA PROCURA DI MILANO NON SONO SOLO I “FURBETTI DEL CONCERTINO”, MA LA STESSA CONSOB GUIDATA DA PAOLO SAVONA CHE, COME AUTORITÀ DI VIGILANZA DEL MERCATO FINANZIARIO, NON HA RILEVATO NEL SUO DOCUMENTO DI “ASSOLUZIONE” SULLA PRESUNTA CONCERTAZIONE DEI CALTA-MELONI, NESSUNA DISCORDANZA TRA LE DICHIARAZIONI DI CALTAGIRONE E DI GIORGETTI…

la scala opera attilio fontana ignazio la russa daniela santanche santanchè matteo salvini

A PROPOSITO DI… QUANTO PIACE LA MATRICIANA ROMANA - IL FORFAIT DELLE ISTITUZIONI ALLA PRIMA DELLA SCALA, IVI COMPRESO LA SECONDA CARICA DELLO STATO, IL SICULO-MILANESE IGNAZIO LA RUSSA, HA SPINTO IL GOVERNATORE DEL PIRELLONE LOMBARDO, ATTILIO FONTANA, INDOSSATI I PANNI DI NOVELLO ALBERTO DA GIUSSANO A DICHIARARE: “ANCHE SE TUTTI APPREZZIAMO LA MATRICIANA, IL NORD DÀ FASTIDIO” – DÀ COSÌ FASTIDIO CHE NEL GOVERNO DELLA “PULZELLA” DELLA GARBATELLA, SIEDONO BEN 6 MINISTRI “LUMBARD” SU 24. E BEN 5 SONO DELLA LEGA – A RISPONDERE A FONTANA, CI HA PENSATO IL RODOMONTE DEL CARROCCIO, SALVINI: “TRA UNA MATRICIANA E UNA CARBONARA TROVI I SOLDI PER SISTEMARE LE CASE POPOLARI”…